DE102009047990A1 - Apparatus and method for spatially resolved temperature measurement - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur ortsaufgelösten Temperaturmessung, umfassend mindestens eine Lichtleitfaser (4) für die ortsaufgelöste Temperaturmessung, mindestens eine Laserlichtquelle (1), deren Licht (11) in die Lichtleitfaser (4) eingekoppelt werden kann, wobei die in der Lichtleitfaser (4) zurückgestreuten Anteile (12, 12a, 12b) des von der Laserlichtquelle (1) erzeugten Lichts (11) aus der Lichtleitfaser (4) ausgekoppelt und detektiert werden können, Modulatormittel (2), die eine Modulation des in die Lichtleitfaser (4) einzukoppelnden Lichts (11) ermöglichen, sowie Demodulatormittel (5, 6), die eine Demodulation der aus der Lichtleitfaser (4) ausgekoppelten Anteile (12, 12a, 12b) des Lichts (11) ermöglichen, wobei die Modulatormittel (2) und/oder die Demodulatormittel (5, 6) als optische Modulatormittel (2) und/oder optische Demodulatormittel (5, 6) ausgebildet sind.Device for spatially resolved temperature measurement, comprising at least one optical fiber (4) for spatially resolved temperature measurement, at least one laser light source (1), the light (11) of which can be coupled into the optical fiber (4), the parts (back) scattered in the optical fiber (4) 12, 12a, 12b) of the light (11) generated by the laser light source (1) can be coupled out and detected from the optical fiber (4), modulator means (2) which modulate the light (11) to be coupled into the optical fiber (4) enable, as well as demodulator means (5, 6) which enable demodulation of the portions (12, 12a, 12b) of the light (11) coupled out of the optical fiber (4), the modulator means (2) and / or the demodulator means (5, 6) are designed as optical modulator means (2) and / or optical demodulator means (5, 6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ortsaufgelösten Temperaturmessung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur ortsaufgelösten Temperaturmessung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The present invention relates to a device for spatially resolved temperature measurement according to the preamble of claim 1 and a method for spatially resolved temperature measurement according to the preamble of claim 8.

Faseroptische Temperaturmesssysteme (Distributed Temperature Sensing – DTS) können optische Effekte in Lichtleitfasern zur ortsaufgelösten Temperaturmessung nutzen. Beispielsweise kann der Effekt der Raman-Streuung genutzt werden. Hierbei wird die Strahlung einer schmalbandigen Quelle elektromagnetischer Strahlung (z. B. die eines Lasers) inelastisch im Fasermaterial gestreut. Das Verhältnis der Intensitäten der Streustrahlung mit kürzerer Wellenlänge als die Anregung (anti-Stokes Streustrahlung) und der Streustrahlung bei längerer Wellenlänge (Stokes-Streustrahlung) ist temperaturabhängig und kann zur Temperaturbestimmung verwendet werden. Durch Nutzung von Frequenz-(Optical Frequency-Domain Reflectometry – OFDR ( EP 0692705 , EP 0898151 )) oder Pulstechniken (Optical Time-Domgin Reflectometry – OTDR) kann die Temperatur entlang der Faser ortsaufgelöst bestimmt werden. Derartige Messsysteme können beispielsweise zur Brandüberwachung in Tunneln und Kanälen, zur Überwachung von Energiekabeln und Pipelines sowie bei der Öl- und Gasförderung eingesetzt werden.Distributed Temperature Sensing (DTS) fiber optic temperature measurement systems can use optical effects in optical fibers for spatially resolved temperature measurement. For example, the effect of Raman scattering can be used. In this case, the radiation of a narrow-band source of electromagnetic radiation (for example that of a laser) is scattered inelastically in the fiber material. The ratio of the intensities of the scattered radiation with shorter wavelength than the excitation (anti-Stokes scattered radiation) and the scattered radiation at longer wavelength (Stokes scattered radiation) is temperature-dependent and can be used for temperature determination. By using frequency (Optical Frequency Domain Reflectometry - OFDR ( EP 0692705 . EP 0898151 )) or Pulse Techniques (Optical Time-Domain Reflectometry - OTDR), the temperature along the fiber can be determined spatially resolved. Such measuring systems can be used, for example, for fire monitoring in tunnels and canals, for monitoring power cables and pipelines, and in oil and gas production.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs Art sind beispielsweise aus der EP 0 692 705 A1 bekannt. Ein Problem der ortsaufgelösten Temperaturmessung in Lichtleitfasern ist dabei die begrenzte Ortsauflösung entlang der Faser.An apparatus and a method of the kind are, for example, from EP 0 692 705 A1 known. A problem of spatially resolved temperature measurement in optical fibers is the limited spatial resolution along the fiber.

Bei Pulstechniken ist dies durch die Breite der Laserpulse und die Zeitauflösung der Nachweiselektronik bestimmt. Bei Frequenztechniken wird die Ortsauflösung durch die maximale Frequenz limitiert. Bekannte OTDR-DTS-Aufbauten erreichen Ortsauflösungen im Bereich von 1 m.In Pulstechniken this is determined by the width of the laser pulses and the time resolution of the detection electronics. In frequency techniques, the spatial resolution is limited by the maximum frequency. Known OTDR DTS structures achieve spatial resolutions in the range of 1 m.

In den bisher bekannten OFDR-DTS-Anordnungen wird die optische Ausgangsleistung eines Halbleiterlaser durch Modulation des Laserstroms moduliert. Die Detektion erfolgt durch eine Demodulation bzw. Mischung der vom optischen Empfänger kommenden elektrischen Signale. Dabei kann eine homodyne Detektion (Demodulation mit der Laserfrequenz) oder auch heterodyne Detektion (Mischung mit einer gegenüber dem Laser verschobenen Frequenz) eingesetzt werden. Die heterodyne Detektion hat den Vorteil, dass die nachfolgenden Verstärker schmalbandig auf einer festen Frequenz betrieben werden können.In the previously known OFDR-DTS arrangements, the optical output power of a semiconductor laser is modulated by modulating the laser current. Detection takes place by demodulation or mixing of the electrical signals coming from the optical receiver. Here, a homodyne detection (demodulation with the laser frequency) or heterodyne detection (mixture with a frequency shifted from the laser) can be used. The heterodyne detection has the advantage that the subsequent amplifiers can be operated narrowband at a fixed frequency.

Sowohl die elektrische Lasermodulation als auch die elektrische Demodulation sind bezüglich der Frequenz begrenzt.Both the electric laser modulation and the electrical demodulation are limited in frequency.

Der Laser muß mit vergleichsweise hohen Strömen (ca. 1A) moduliert werden. Durch die Induktivitäten in den Zuleitungen und auch den Aufbau des Lasers sind die erforderlichen Modulationstiefen nur bis zu Frequenzen in der Größenordnung 100 MHz erreichbar.The laser must be modulated with comparatively high currents (about 1A). Due to the inductances in the leads and also the structure of the laser, the required modulation depths can only be achieved up to frequencies of the order of magnitude of 100 MHz.

Beim Nachweis des modulierten Lichts werden üblicherweise Photodioden mit Transimpedanzverstärkern eingesetzt. Mit der erforderlichen Gleichstromkopplung und den notwendigen Verstärkungen sind Frequenzen im Bereich 250 MHz realisierbar.In detecting the modulated light, photodiodes with transimpedance amplifiers are commonly used. With the required DC coupling and the necessary amplification frequencies in the range 250 MHz can be realized.

Mit elektrischer Modulation des Lasers und elektrischer Demodulation der empfangenen Signale sind Ortsauflösungen von etwa 0,5 m erreichbar.With electrical modulation of the laser and electrical demodulation of the received signals, spatial resolutions of about 0.5 m can be achieved.

Eine Alternative zur verteilten Temperaturmessung in normalen Lichtleitern ist die Verwendung von Fibre Bragg Gratings (FBG). Derartige FBG können in kleinen Abständen in optische Fasern eingebracht werden und ermöglichen so Temperaturmessungen mit hoher Ortsauflösung. Allerdings ist die Technik sehr aufwendig (jedes Gitter muß individuell kodiert werden) und ermöglicht auch nur punktuelle Messungen.An alternative to distributed temperature measurement in normal light guides is the use of Fiber Bragg Gratings (FBG). Such FBGs can be introduced at short intervals into optical fibers and thus enable temperature measurements with high spatial resolution. However, the technique is very expensive (each grid must be coded individually) and allows only punctual measurements.

Für zahlreiche industrielle Anwendungen und Anwendungen in der Umwelt sind verteilte Temperaturmessungen mit Ortsauflösungen von 0,1 m oder besser erforderlich. Diese Ortsauflösungen lassen sich mit den bekannten Anordnungen nicht erreichen.For many industrial applications and environmental applications, distributed temperature measurements with spatial resolution of 0.1 m or better are required. These spatial resolutions can not be achieved with the known arrangements.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens der eingangs genannten Arten, mit denen eine hohe Ortsauflösung erzielbar sind.The problem underlying the present invention is to provide a device and a method of the aforementioned types, with which a high spatial resolution can be achieved.

Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.This is inventively achieved with respect to the device by a device of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1 and in terms of the method by a method of the type mentioned above with the characterizing features of claim 8. The subclaims relate to preferred embodiments of the invention.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Modulatormittel und/oder die Demodulatormittel als optische Modulatormittel und/oder optische Demodulatormittel ausgebildet sind. Gegenstand der Erfindung ist daher der Einsatz optischer Techniken zur Modulation und/oder Demodulation in einem DTS-Gerät. Derartige Techniken erreichen Frequenzen im GHz-Bereich und ermöglichen so die gewünschten Ortsauflösungen von 0,1 m oder besser.According to claim 1 it is provided that the modulator means and / or the demodulator means are designed as optical modulator means and / or optical demodulator means. The invention therefore relates to the use of optical techniques for modulation and / or demodulation in a DTS device. Such techniques achieve frequencies in the GHz range and thus allow the desired spatial resolutions of 0.1 m or better.

Bei der Verwendung eines optischen Modulators kann der Laser mit Gleichstrom betrieben werden. Die kontinuierliche Laserstrahlung wird mit einem optischen Modulator mit den erforderlichen Frequenzen moduliert. Solch ein Modulator kann beispielsweise ein Mach-Zehnder-Modulator sein. In diesem Modulator wird das Laserlicht auf zwei Interferometerarme aufgeteilt und die optische Weglänge in einem Arm unter Nutzung elektrooptischer Effekte moduliert. Nach dem Zusammenführen beider Lichtanteile entsteht durch Interferenz ein moduliertes Laserlicht. Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber der direkten Modulation des Lasers besteht darin, dass die elektrooptische Modulation elektrisch sehr leistungsarm ist und sich deshalb deutlich höhere Frequenzen realisieren lassen. When using an optical modulator, the laser can be operated with direct current. The continuous laser radiation is modulated with an optical modulator with the required frequencies. Such a modulator may be, for example, a Mach-Zehnder modulator. In this modulator, the laser light is split into two interferometer arms and the optical path length in one arm is modulated using electro-optical effects. After the merging of both light components, a modulated laser light is produced by interference. The advantage of this arrangement compared to the direct modulation of the laser is that the electro-optical modulation is very low in electrical power and therefore can realize much higher frequencies.

Auch auf der Empfangsseite lassen sich optische Techniken einsetzen, um den Nachweis höherer Frequenzen zu ermöglichen.Also on the receiving side, optical techniques can be used to enable the detection of higher frequencies.

Beispielsweise können als Photodiode ausgebildete Sensormittel nicht nur mit dem optischen Signal aus der Lichtleitfaser, sondern auch gleichzeitig mit einem zweiten modulierten Lichtsignal bestrahlt werden. Beide Signale können in der Photodiode gemischt werden. Je nachdem, ob das zweite optische Signal mit der gleichen oder einer verschobenen Frequenz moduliert ist, entsteht ein homodynes oder heterodynes Mischsignal.For example, sensor means designed as a photodiode can be irradiated not only with the optical signal from the optical fiber but also simultaneously with a second modulated light signal. Both signals can be mixed in the photodiode. Depending on whether the second optical signal is modulated with the same or a shifted frequency, a homodyne or heterodyne mixed signal is produced.

Alternativ zur Mischung in der Photodiode kann auch das Messsignal aus der optischen Faser mit einem weiteren Mach-Zehnder-Modulator direkt moduliert werden. Auch hier sind homodyne und heterodyne Varianten denkbar.As an alternative to mixing in the photodiode, the measurement signal from the optical fiber can also be modulated directly with another Mach-Zehnder modulator. Again, homodyne and heterodyne variants are conceivable.

Ein erfindungsgemäßes hoch ortsauflösendes OFRD-DTS-Gerät kann im Allgemeinen folgende wesentlichen Komponenten enthalten:
Laser, Koppeloptiken, Filter, Lichtleiter, optische Detektor(en) wie bei bisher bekannten Aufbauten sowie mindestens einen optischen Modulator und/oder Demodulator.A high spatial resolution OFRD DTS device according to the invention may generally contain the following essential components:
Laser, coupling optics, filters, optical fibers, optical detector (s) as in previously known structures and at least one optical modulator and / or demodulator.

Die erfindungsgemäß verwendete Laserlichtquelle muss nicht unbedingt Licht im sichtbaren Spektralbereich emittieren, sondern kann insbesondere auch langwelligere Strahlung im nahen Infrarotbereich emittieren.The laser light source used according to the invention does not necessarily have to emit light in the visible spectral range, but in particular can also emit long-wave radiation in the near infrared range.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show in it

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention;

3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 a schematic representation of a third embodiment of a device according to the invention.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Die in 1 abgebildete erste Ausführungsform umfasst eine Laserlichtquelle 1, optische Modulatormittel 2, Filter- und Spektralteilermittel 3, eine Lichtleitfaser 4, optische Demodulatormittel 5, 6 und Sensormittel 7, 8.In the 1 The illustrated first embodiment comprises a laser light source 1 , optical modulator means 2 , Filter and spectral divider means 3 , an optical fiber 4 , optical demodulator means 5 . 6 and sensor means 7 . 8th ,

Weiterhin sind Ansteuermittel 9, 10 für die Modulatormittel 2 und die Demodulatormittel 5, 6 vorgesehen. Weiterhin kann die Vorrichtung nicht abgebildete Koppelmittel für die Ein- und Auskopplung des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichts 11 in die Lichtleitfaser 4 und aus der Lichtleitfaser 4 umfassen. Zusätzlich kann die Vorrichtung nicht abgebildete Auswertemittel umfassen, die in an sich bekannter Weise aus den von den Sensormitteln 7, 8 detektierten Lichtanteilen die Temperatur in der Lichtleitfaser 4 ortsaufgelöst bestimmen können.Furthermore, driving means 9 . 10 for the modulator means 2 and the demodulator means 5 . 6 intended. Furthermore, the device can not be shown coupling means for the coupling and decoupling of the light generated by the laser light source 11 in the optical fiber 4 and from the optical fiber 4 include. In addition, the device may comprise non-illustrated evaluation means, which in a conventional manner from those of the sensor means 7 . 8th detected light components, the temperature in the optical fiber 4 can determine location-resolved.

Das von der Laserlichtquelle 1 ausgehende Licht 11 wird von den Modulatormitteln 2 mit einer von den Ansteuermitteln 9 vorgegebenen Frequenz moduliert. Dazu können die Modulatormittel 2 beispielsweise als Mach-Zehnder-Modulator ausgebildet sein. Ein derartiger Mach-Zehnder-Modulator weist zwei Interferometerarme auf, auf die das Licht 11 aufgespalten werden kann, wobei in einem der Arme das Licht 11 durch einen elektrooptischen Modulator moduliert, insbesondere frequenzmoduliert werden kann.That of the laser light source 1 outgoing light 11 is from the modulator means 2 with one of the driving means 9 predetermined frequency modulated. For this purpose, the modulator means 2 For example, be designed as a Mach-Zehnder modulator. Such a Mach-Zehnder modulator has two interferometer arms on which the light 11 can be split, with the light in one of the arms 11 modulated by an electro-optical modulator, in particular frequency modulation can be.

Das derart modulierte Licht 11 kann über die nur schematisch dargestellten Filter- und Spektralteilermittel 3 und nicht dargestellte Einkoppelmittel wie beispielsweise Linsen in die Lichtleitfaser 4 eingekoppelt werden. Die Lichtleitfaser 4 ist ebenfalls lediglich schematisch dargestellt und kann eine Länge von mehreren hundert Metern oder mehr aufweisen.The thus modulated light 11 can via the filter and spectral divider means shown only schematically 3 and not shown coupling means such as lenses in the optical fiber 4 be coupled. The optical fiber 4 is also shown only schematically and may have a length of several hundred meters or more.

Die in der Lichtleitfaser 4 zurück gestreuten Anteile 12 des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichts 11 werden nach Auskopplung aus der Lichtleitfaser 4 von den Filter- und Spektralteilermitteln 3 gefiltert. Von den Filter- und Spektralteilermitteln 3 gehen beispielsweise zwei Anteile 12a, 12b des Lichts aus, die der Stokes- und der anti-Stokes-Streustrahlung entsprechen.The in the optical fiber 4 backscattered shares 12 of the light generated by the laser light source 11 become out of the optical fiber after extraction 4 from the filter and spectral divider means 3 filtered. From the filter and spectral divider means 3 For example, go two shares 12a . 12b of light corresponding to Stokes and anti-Stokes scattered radiation.

Ein jeder der Anteile 12a, 12b verläuft durch optische Demodulatormittel 5, 6 und wird von diesen mit einer von den Ansteuermitteln 10 vorgegebenen Frequenz moduliert. Dazu können auch die Demodulatormittel 5, 6 beispielsweise als Mach-Zehnder-Modulator ausgebildet sein.Each of the shares 12a . 12b passes through optical demodulator means 5 . 6 and will of these with one of the driving means 10 predetermined frequency modulated. This can also demodulatormittel 5 . 6 For example, be designed as a Mach-Zehnder modulator.

Dabei können die von den Ansteuermitteln 9, 10 vorgegebenen Frequenzen gleich oder verschieden voneinander sein. Die Ansteuermittel 9, 10 können in geeigneter Weise synchronisiert werden, beispielsweise durch einen gemeinsamen Takt- oder Zeitgeber 16.In this case, the of the drive means 9 . 10 given frequencies are the same or different from each other. The driving means 9 . 10 can be synchronized in a suitable manner, for example by a common clock or timer 16 ,

Die aus den Demodulatormitteln 5, 6 austretenden Anteile 12a, 12b des Lichts werden von den Sensormitteln 7, 8, die beispielsweise als Photodioden ausgebildet sind, detektiert. Von den nicht dargestellten Auswertemitteln können die detektierten Signale so ausgewertet werden, dass die Temperatur in der Lichtleitfaser 4 ortsaufgelöst bestimmt wird.The from the demodulator means 5 . 6 exiting shares 12a . 12b of the light are from the sensor means 7 . 8th , which are formed for example as photodiodes, detected. Of the evaluation means, not shown, the detected signals can be evaluated so that the temperature in the optical fiber 4 determined location-resolved.

Die in 2 abgebildete zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich von der ersten lediglich durch die anders gestalten Demodulatormittel. Anstelle zweier beispielsweise als Mach-Zehnder-Modulator ausgebildeter Demodulatormittel 5, 6 umfasst die zweite Ausführungsform Mittel 13 zur Erzeugung eines zusätzlichen Lichtsignals 14, die von Ansteuermitteln 15 derart angesteuert werden, dass das zusätzliche Lichtsignal 14 moduliert, insbesondere frequenzmoduliert ist. Die Mittel 13 können beispielsweise eine zusätzliche Laserlichtquelle sein. Alternativ könnten die Mittel 13 einen zweiten Mach-Zehnder-Modulator umfassen, auf den ein Teil des Lichts 11 der Laserlichtquelle 1 geführt und moduliert wird.In the 2 The illustrated second embodiment of a device according to the invention differs from the first only by the differently design demodulator. Instead of two, for example, designed as a Mach-Zehnder modulator demodulator means 5 . 6 The second embodiment comprises means 13 for generating an additional light signal 14 by tax credits 15 be controlled such that the additional light signal 14 modulated, in particular frequency-modulated. The means 13 For example, it may be an additional laser light source. Alternatively, the funds could 13 a second Mach-Zehnder modulator on which a part of the light 11 the laser light source 1 guided and modulated.

Die von den Filter- und Spektralteilermitteln 3 ausgehenden Anteile 12a, 12b des Lichts treffen bei der zweiten Ausführungsform direkt auf die Sensormittel 7, 8. Gleichzeitig wird das zusätzliche, modulierte Lichtsignal 14 in zwei Teile 14a, 14b aufgespalten, die ebenfalls auf die Sensormittel 7, 8 auftreffen.The of the filter and spectral divider means 3 outgoing shares 12a . 12b of the light strike the sensor means directly in the second embodiment 7 . 8th , At the same time, the additional, modulated light signal 14 in two parts 14a . 14b split up, also on the sensor means 7 . 8th incident.

In einem jeden der Sensormittel 7, 8 kann jeweils der entsprechende aus der Lichtfaser 4 zurückgestreute Anteil 12a, 12b mit dem Teil 14a, 14b des zusätzliche Lichtsignal 14 gemischt werden. Auch auf diese Weise kann eine optische Demodulation der rückgestreuten Anteile 12a, 12b erreicht werden.In each of the sensor means 7 . 8th can each be the corresponding one from the fiber optic 4 backscattered share 12a . 12b with the part 14a . 14b the additional light signal 14 be mixed. Also in this way can be an optical demodulation of the backscattered portions 12a . 12b be achieved.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform können auch bei der zweiten Ausführungsform die von den Ansteuermitteln 9, 15 vorgegebenen Frequenzen gleich oder verschieden voneinander sein.Similar to the first embodiment, in the second embodiment as well, the driving means may be used 9 . 15 given frequencies are the same or different from each other.

Die dritte Ausführungsform ähnelt der zweiten Ausführungsform, wobei allerdings bei der dritten Ausführungsform die Mittel zur Erzeugung des zusätzlichen Lichtsignals 14 ein nicht abgebildeter Strahlteiler sein können. Dieser nicht abgebildete Strahlteiler zweigt einen Teil des bereits modulierten Lichts 11 vor dem Eintritt in die Filter- und Spektralteilermitteln 3 ab. Auf diese Weise lässt sich mit sehr einfachen Mitteln ein zusätzliches moduliertes Lichtsignal 14 erzeugen. Allerdings entspricht hier die Modulationsfrequenz automatisch der Modulationsfrequenz der zurückgestreuten Anteile 12a, 12b, so dass eine homodyne Demodulation beziehungsweise Detektion vorliegt.The third embodiment is similar to the second embodiment, however, in the third embodiment, the means for generating the additional light signal 14 may be an unimaged beam splitter. This non-illustrated beam splitter branches a part of the already modulated light 11 before entering the filter and spectral divider means 3 from. In this way can be very simple means an additional modulated light signal 14 produce. However, here the modulation frequency automatically corresponds to the modulation frequency of the backscattered components 12a . 12b , so that a homodyne demodulation or detection is present.

Alternativ kann ein Teil des noch nicht modulierten Lichts 11 der Laserlichtquelle 1 abgezweigt und auf einen zweiten Modulator geführt werden. Auf diese Weise könnte auch eine heterodyne Demodulation beziehungsweise Detektion durchgeführt werden.Alternatively, part of the unmodulated light 11 the laser light source 1 branched off and passed to a second modulator. In this way, a heterodyne demodulation or detection could be performed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0692705 [0002] EP 0692705 [0002]
  • EP 0898151 [0002] EP 0898151 [0002]
  • EP 0692705 A1 [0003] EP 0692705 A1 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung zur ortsaufgelösten Temperaturmessung, umfassend – mindestens eine Lichtleitfaser (4) für die ortsaufgelöste Temperaturmessung, – mindestens eine Laserlichtquelle (1), deren Licht (11) in die Lichtleitfaser (4) eingekoppelt werden kann, wobei die in der Lichtleitfaser (4) zurück gestreuten Anteile (12, 12a, 12b) des von der Laserlichtquelle (1) erzeugten Lichts (11) aus der Lichtleitfaser (4) ausgekoppelt und detektiert werden können, – Modulatormittel (2), die eine Modulation des in die Lichtleitfaser (4) einzukoppelnden Lichts (11) ermöglichen, – Demodulatormittel (5, 6), die eine Demodulation der aus der Lichtleitfaser (4) ausgekoppelten Anteile (12, 12a, 12b) des Lichts (11) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulatormittel (2) und/oder die Demodulatormittel (5, 6) als optische Modulatormittel (2) und/oder optische Demodulatormittel (5, 6) ausgebildet sind.Device for spatially resolved temperature measurement, comprising - at least one optical fiber ( 4 ) for the spatially resolved temperature measurement, - at least one laser light source ( 1 ), whose light ( 11 ) in the optical fiber ( 4 ) can be coupled, wherein in the optical fiber ( 4 ) backscattered shares ( 12 . 12a . 12b ) of the laser light source ( 1 ) generated light ( 11 ) from the optical fiber ( 4 ) can be coupled out and detected, - modulator means ( 2 ), which is a modulation of the in the optical fiber ( 4 ) light to be coupled ( 11 ), - demodulator means ( 5 . 6 ), which is a demodulation of the optical fiber ( 4 ) decoupled shares ( 12 . 12a . 12b ) of light ( 11 ), characterized in that the modulator means ( 2 ) and / or the demodulator means ( 5 . 6 ) as optical modulator means ( 2 ) and / or optical demodulator means ( 5 . 6 ) are formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Modulatormittel (2) einen Mach-Zehnder-Modulator umfassen oder als Mach-Zehnder-Modulator ausgebildet sind.Device according to claim 1, characterized in that the optical modulator means ( 2 ) comprise a Mach-Zehnder modulator or are designed as a Mach-Zehnder modulator. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mach-Zehnder-Modulator zwei Interferometerarme aufweist, auf die das Licht (11) aufgespalten werden kann, wobei in einem der Arme das Licht (11) durch einen elektrooptischen Modulator moduliert werden kann.Device according to Claim 2, characterized in that the Mach-Zehnder modulator has two interferometer arms to which the light ( 11 ), where in one of the arms the light ( 11 ) can be modulated by an electro-optical modulator. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Demodulatormittel Sensormittel (7, 8) und Mittel (13) zur Erzeugung eines zusätzlichen Lichtsignals (14) umfassen, das zusammen mit den aus der Lichtleitfaser (4) ausgekoppelten Anteilen (12, 12a, 12b) des Lichts (11) von den Sensormitteln (7, 8) detektiert werden kann.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the demodulator means comprise sensor means ( 7 . 8th ) and means ( 13 ) for generating an additional light signal ( 14 ), which, together with those from the optical fiber ( 4 ) decoupled shares ( 12 . 12a . 12b ) of light ( 11 ) of the sensor means ( 7 . 8th ) can be detected. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (7, 8) eine Photodiode umfassen oder als Photodiode ausgebildet sind.Device according to claim 4, characterized in that the sensor means ( 7 . 8th ) comprise a photodiode or are formed as a photodiode. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Demodulatormittel (5, 6) das zusätzliche Lichtsignal (14) modulieren können.Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the demodulator means ( 5 . 6 ) the additional light signal ( 14 ) can modulate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Demodulatormittel (5, 6) einen Mach-Zehnder-Modulator umfassen.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the demodulator means ( 5 . 6 ) comprise a Mach-Zehnder modulator. Verfahren zur ortsaufgelösten Temperaturmessung, wobei das Verfahren insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird, umfassend folgende Verfahrensschritte: – Erzeugen von Licht (11), insbesondere mit einer Laserlichtquelle (1); – Modulieren des Lichts (11); – Einkoppeln des Lichts (11) in eine Lichtleitfaser (4); – Auskoppeln der in der Lichtleitfaser (4) zurück gestreuten Anteile (12) des eingekoppelten Lichts (11) aus der Lichtleitfaser (4); – Demodulieren der ausgekoppelten Anteile (12, 12a, 12b) des Lichts (11); dadurch gekennzeichnet, dass das Modulieren und/oder das Demodulieren mit optischen Mitteln erfolgt.Method for spatially resolved temperature measurement, wherein the method is carried out in particular with a device according to one of claims 1 to 7, comprising the following method steps: - generating light ( 11 ), in particular with a laser light source ( 1 ); - modulating the light ( 11 ); - coupling the light ( 11 ) in an optical fiber ( 4 ); - Uncoupling the in the optical fiber ( 4 ) backscattered shares ( 12 ) of the coupled-in light ( 11 ) from the optical fiber ( 4 ); - demodulating the decoupled portions ( 12 . 12a . 12b ) of light ( 11 ); characterized in that the modulating and / or demodulating is done by optical means. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulieren und/oder das Demodulieren vermittels eines Mach-Zehnder-Modulators erfolgt.A method according to claim 8, characterized in that the modulating and / or demodulating takes place by means of a Mach-Zehnder modulator. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Demodulieren ein zusätzliches Lichtsignal (14) erzeugt und moduliert wird, das zusammen mit den aus der Lichtleitfaser (4) ausgekoppelten Anteilen (12, 12a, 12b) des Lichts (11) detektiert wird.Method according to claim 8, characterized in that for the demodulation an additional light signal ( 14 ) is generated and modulated together with those from the optical fiber ( 4 ) decoupled shares ( 12 . 12a . 12b ) of light ( 11 ) is detected.
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